package org.zn.note.jdk.container;

import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.*;
import java.util.function.BiConsumer;
import java.util.function.BiFunction;
import java.util.function.Function;

/*
为了方便标注，将jdk里的HashMap的主要内容搬到这里

HashMap 非线程安全
线程安全：Hashtable、Collections.synchronizedMap、ConcurrentHashMap
（Hashtable不建议使用了，非线程安全用HashMap，线程安全用 ConcurrentHashMap）
上面的Map都不保证插入顺序，LinkedHashMap保证顺序。LinkedHashMap是HashMap子类，也是非线程安全的。
TreeMap排序的Map，key必须实现Comparable，或者构造时传入Comparator。
HashMap key、value 都可以null。  key=null只有一个， value=null随便。
Hashtable  key\value 都不能为null，报错。
所有Map的key都是不可变对象（HashCode不能变），要不就找不到了

Hash 散列函数
任意长度的输入（预映射pre-image） --> 散列算法(压缩映射、消息摘要函数、散列表） --> 固定长度的输出（散列值）
哈希过程不可逆，无法从密文推出明文，单向密码体质
碰撞：key1 != key2，f(key1)=f(key2)   key1与key2为对f()的同义词
常见实现：MD4、MD5、SHA-1

注意！以下是jdk1.8的实现！ (红黑树是1.8加上的！！)
HashMap的存储结构
table --> bucket1 --> node1(key1, value, next) --> node2(key2, value，next) ...
          bucket2 --> node3(key3, value, next) --> node4(key4, value, next) ...
table是一个Node[]数组，数组上的每个位置称为“槽”，每个槽放一个bucket(桶)。
一个节点就是一个key-value键值对。
桶里的结构可能是一个单节点、可能是一个链表、可能是一个红黑树，无论是什么都仅仅占了一个“槽”。
桶内node数大于treeify_threshold(8)，则转成红黑树；如果node数小于untreeify_threshold(6)，则转成链表。
那么一个node(key, value)来了，放在哪个桶里？
根据 key.hashCode 来定，但是 hashCode是int的(-21亿~+21亿)有40多亿个，而table容量很小，怎么映射？ 取模
由于table的容量始终的 2的N次幂的，所以取模算法： (table.capacity-1) & key.hashCode
比如当前table=Node[16]，key.hashCode=0x00001234，table.capacity-1 = b00000000 00000000 00000000 00001111
(2的N次幂，一定是N+1位是1其他全是0，因为相当于 1<<N，几次幂就是把1左移几位)
（2的N次幂-1，一定是[32,N+1]全0，[N,1]位全1）
这样的话，key.hashCode 只有低4位是有用的， (table.capacity-1) & key.hashCode = 4
放到 Node[4] 的桶里。如果空桶，就直接 Node[4]=node；如果桶里是链表或者红黑树，还要放到结构中。
也就是说，如果 table的容量是16的话，key.hashCode=0xXXXXXXXA，A相同的都放在同一个桶里，高28位是没用的。
但实际上，HashMap对key.hashCode又做了一次高16位与低16位的异或：这样低位信息中加入了高位信息，增加了随机性
static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

对于HashMap的碰撞：（在一个桶里）
1、key相同
2、key不同，hashCode相同
3、key不同，hashCode不同，但是hashCode高低位异或、并针对容量取模后相同

理论上，Node[16]可以放无限的node，但实际不是，会扩容的：
负载因子干啥的？
但【当前数据 > (总容量 * 负载因子) 】时，就扩容。
比如 table = Node[100]，负载因子 0.75，也就是装的数据超过75个时就扩容（装满3/4就扩容）。
threshold(阀值) = capacity(容量) * load factor(负载系数)
“负载因子”就是这个容量的table能够承载多少node
如果不扩容，会造成桶里的node很多，查询很慢
HashMap之所以快，就是因为可以直接根据hashCode计算出数组下标取到对应的桶，在桶里取数据。
如果table容量大，桶就多，每个桶中的数据就少，就快，空间换时间

JDK 1.6
1、table在构造方法里创建的
2、“找最近的2的N次幂”容量的算法不同
int capacity = 1;  while (capacity < initialCapacity)  capacity <<= 1;
3、threshold阀值在构造方法里就算出来
4、hash混乱做的更细  h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);  h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
5、桶内结构就是一个头部插入的列表
6、成倍扩容用的*2，而1.8用的<<1移位
JDK 1.7
1、table不在构造方法里创建了
2、threshold 在构造方法里初始化成容量了
3、hash跟1.6差不多
4、桶内结构和1.6一样，头部插入的列表


二叉查找树（Binary Search Tree）、有序二叉树（ordered binary tree）、排序二叉树（sorted binary tree）
1、左子树所有节点 < 根节点 < 右子树所有节点
2、任意节点的左右子树，也都是二叉查找树
3、所有节点都不相同
（在二叉树的基础上，增加了一些限制。二叉树顾名思义，就是“只有两个叉的树”，一个节点下面最多有两个子节点）
正常一个随机的二叉查找树，高度是lgn，所以查询时间是O(lgN)。
但是最坏情况是一个线性链，查询时间是线性的O(N)。
造成这种情况是因为这个树是静态的，节点进来在哪就是哪了，不能变，红黑树就是通过一些规则能自己调整成一个平衡树。

红黑树  --- 自平衡二叉查找树
红黑树就是为了解决二叉查找树不平衡的问题，使得最坏的查找时间也能是O(lgN)。
1、每个节点要么是红、要么是黑
2、根节点（最顶上的节点）是黑的
3、红色节点不能相邻（红色节点的父节点、子节点必须是黑的。 黑色节点能相邻）
4、从任意节点往下任意路径到底，黑节点数目相同（黑高相同）
   为了满足上面的4：如果节点没有左儿子或右儿子，则加上 NIL节点（假的节点，没有真实数据），看做黑色
红黑树最长路径不会超过最短的2倍。（最短全黑路径、最长是红黑相间路径，2倍）
如何在红黑树插入/删除节点时，也能保持上面的性能呢？
1、变色   2、旋转(左旋转：右儿子上位  右旋转：左二子上位)
插入：
新插入的节点是红色！因为原有的树已经满足性质，如果新节点是黑色，无论放在哪，那条路径都多黑色，调整麻烦。
就是插入的节点定位红色，仅在出现了“红红相连”的情况，调整其他节点，以保证性质。比插入黑色节点简单。
（类似的，如果删除一个红节点还好，如果删除一个黑节点就比较麻烦）
比如新插入节点N
情况一：原树是空树，新插入的节点直接变为黑色。（性质2）
情况二：N的父节点是黑色，都不用变。
（下面三种情况，都是N的父节点P是红色。因为红色不能做根节点，且红红不能相连，所以P一定有父节点且是黑色）
（也就是：N的  父节点P是红色，祖父节点G是黑色）
树如：
1~X层 上面节点.....
X+1层                   G(祖父节点)黑
X+2层        P(父节点)红               U(叔叔节点)
X+3层      N(本次插入节点)红
情况三：P红，U红
    PN同红了，将PU都变成黑色，G变成红色。 如果G的父节点是红色，再将G的父节点变成黑色，依次向上递推。
情况四：P红、U黑、N是P的右孩子
    对节点P进行左旋，然后按情况五处理（注意，这时的N不是新插入的，而是因为插入子节点导致N变成了红色需要调整）
                G黑
       P红                 U黑
   X1      N红          X4      X5
         X2   X3
    左旋后，将P变成N的左孩子
                G黑
       N红                 U黑
   P红      X3          X4      X5
X1    X2
情况五：P红、U黑、N是P的左孩子，P是G的左孩子
    G右旋，P和G换色

关于HashMap线程不安全可能死循环（CPU100%）：只在jdk1.8之前！
1、卡在get()上
2、jdk1.8之前，rehash后，链表会倒置；而1.8改了，不会倒置，就不会死锁了
 */

public class JdkHashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V>
        implements Map<K, V>, Cloneable, Serializable {

    /**
     * 默认的初始容量 16
     * 这里 1<<4 只是提醒，这个数要是2的N次幂（a power of two），class文件里是16
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;

    /**
     * 默认的负载因子
     */
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    /**
     * 最大容量：2的30次幂
     */
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    /**
     * 当桶中的node数大于这个值，则转成红黑树
     * treeify_threshold 树化阀值
     */
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

    /**
     * 当桶中的node数小于这个值，则转成链表
     * untreeify_threshold 解树阀值
     */
    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

    static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

    /**
     * 容量
     */
    int threshold;

    /**
     * The load factor for the hash table 哈希表的负载因子
     */
    final float loadFactor;

    /**
     * 真正存数据的引用，一个 Key-Value结构就是一个 Node
     */
    transient Node<K, V>[] table;

    transient int modCount;

    transient int size;

    /**
     * 构造方法一
     */
    public JdkHashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }

    /**
     * 构造方法二
     *
     * @param initialCapacity 初始容量
     */
    public JdkHashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }

    /**
     * 构造方法三
     *
     * @param initialCapacity 初始容量
     * @param loadFactor      负载因子
     */
    public JdkHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        // 1、检查设定的初始容量范围
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                    initialCapacity);
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        // 2、检查设定的负载因子
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) // 0.0f/0.0f = NaN (not a number)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                    loadFactor);
        this.loadFactor = loadFactor;
        // 3、暂时保存capacity，构造方法里并没有对table初始化
        // 在put的时候初始化table，重新计算 threshold = capacity * loadFactor
        this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    }

    /**
     * 构造方法四
     *
     * @param m
     */
    public JdkHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
        // 主要看 putMapEntries 方法
        putMapEntries(m, false);
    }

    /**
     * Returns a power of two size for the given target capacity.
     * 返回大于等于cap最近的2的N次幂
     * 比如cap=10，则返回16
     */
    static final int tableSizeFor(int cap) {
        // 防止cap已经是2的N次幂了
        int n = cap - 1;
        // 用10举例
        // n       =  00000000 00000000 00000000 00001010
        //   >>> 1 =  00000000 00000000 00000000 00000101  (无符号右移)
        // 或      =  00000000 00000000 00000000 00001111
        //  >>> 2  =  00000000 00000000 00000000 00000011
        // 或      =  00000000 00000000 00000000 00001111 。。。 后面以此类推
        // 原理：只要是个非0的数，总有最高位有个1，比如 10就是第4位是1，然后通过移位，将最高位后面都变成1
        // 最后通过 n+1 获得到了大于cap的距离最近的2的N次幂
        n |= n >>> 1;
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        // 限定一下n的范围
        return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
    }

    // 1.6 1.7的实现
    private static int tableSizeFor1617(int cap) {
        int capacity = 1;
        while (capacity < cap)
            capacity <<= 1;
        return capacity;
    }

    /*
    比较 tableSizeFor在 1.8 和 1.6&1.7实现的性能
    1万次，1.8 [0], 1.6&1.7[4]
    10万次，1.8 [4], 1.6&1.7[3]
    100万次，1.8 [7], 1.6&1.7[26]
    10000万次，1.8 [46], 1.6&1.7[185]
     */
    private static void testTableSizeFor(int forCount) {
        int result = 0;
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < forCount; i++)
            result = tableSizeFor(i); // 设定的数从小到大都有
        long spendTime1 = System.currentTimeMillis() - startTime;
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < forCount; i++)
            result = tableSizeFor1617(i); // 设定的数从小到大都有
        long spendTime2 = System.currentTimeMillis() - startTime;
        System.out.println("TableSizeFor执行" + forCount + "次，1.8 [" + spendTime1 + "], 1.6&1.7[" + spendTime2 + "], [忽略信息防优化:" + result + "]");
    }

    /**
     * 只在 构造方法4 和 putAll 方法中使用
     *
     * @param m
     * @param evict
     */
    final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {
        int s = m.size();
        if (s > 0) {
            if (table == null) { // pre-size
                // 一般构造方法四会走到这
                // 这里就是为了计算threshold，像构造方法三中，threshold直接给了
                // 这里不创建table，在put的时候创建table
                // 这里是算一下需要存储的容量，比如待存 m现在是100，负载因子0.75，则至少需要 100/0.75
                float ft = ((float) s / loadFactor) + 1.0F;
                int t = ((ft < (float) MAXIMUM_CAPACITY) ?
                        (int) ft : MAXIMUM_CAPACITY);
                if (t > threshold) // 需要的容量t大于当前容量，则设置需要扩展到的容量
                    threshold = tableSizeFor(t);
            } else if (s > threshold)
                // 一般 Map.putAll 会走到这
                // 这时的table已经有了，如果容量不够，扩容
                resize();
            // 遍历插入值
            for (Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
                K key = e.getKey();
                V value = e.getValue();
                putVal(hash(key), key, value, false, evict);
            }
        }
    }

    /**
     * 增大随机性的，这块要在理解了hash如何存后在来看
     *
     * @param key
     * @return
     */
    static final int hash(Object key) {
        int h;
        /*
        h1 = key.hashCode()
        h2 = h1 >>> 16  无符号右移后，h2的高16位为0，h2的低16位=h1的高16位
        result = h1 ^ h2
        ① h2的高16位为0，0异或x=x 不变，所以 result高16位 = h1高16位
        ② h2的低16位=h1的高16位
        所以最终的结果：
        result = hashCode高16位不变 + (hashCode高16位 异或 低16位)
         */
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K, V>[] tab;
        Node<K, V> p;
        int n, i;
        // 如果没有创建table，创建table
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            // 找到对应的桶，如果是空的，直接放入
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K, V> e;
            K k;
            if (p.hash == hash &&
                    ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                // 桶内第一个node是否有相同的key，如果有直接替换
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                // 桶内是红黑树
                e = ((TreeNode<K, V>) p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                // 桶内是链表
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

    Node<K, V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K, V> next) {
        return new Node<>(hash, key, value, next);
    }

    /**
     * 扩容
     * Node[] table，是个数组，容量固定，不能动态增加，所以需要扩容
     *
     * @return
     */
    final Node<K, V>[] resize() {
        Node<K, V>[] oldTab = table; // 当前table引用
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; // 当前容量
        int oldThr = threshold; // 当前阀值
        int newCap, newThr = 0; // 新table的容量、阀值
        if (oldCap > 0) {
            // 旧table容量 > 0
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                // 如果旧的table已经超了，设置成最大容量，以后就不会扩容了
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            } else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                    oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                // 容量翻倍、阀值翻倍   （以后*2也可以用这种移位的方式）
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        } else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            // 没初始化table，但初始化容量了   (还记得threshold = tableSizeFor(t)么，阀值里装的是容量)
            // 新的容量
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            // 没初始化table，也没初始化容量
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int) (DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float) newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float) MAXIMUM_CAPACITY ?
                    (int) ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;
        // 以上都是在计算新的容量、阀值
        @SuppressWarnings({"rawtypes", "unchecked"})
        Node<K, V>[] newTab = (Node<K, V>[]) new Node[newCap];
        // 创建新的Node数组
        table = newTab;
        // 下面是把原有的Node数组，放到新的Node数组中
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K, V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                        // 如果节点是单节点，直接放入到Node[]指定位置
                        // 由于数组容量变了，同样的hashCode膜后的位置不同了，这里要进行重定位
                        // hash是int的 -21亿~+21亿，一共可以有40多亿个，而数组容量很小
                        // 如何把大量的hashCode映射到很小的数组上呢： e.hash & (newCap - 1)
                        // 这样计算后，一定会得到一个 [0, capacity) 范围的数，进而放到数组里
                        // 算法是(n - 1) & hash，在n为2的幂时，相当于取摸操作
                        // 其实这个节点要么在原位置，要么在原位置+扩展容量的位置，原理同下面的链表里node的rehash
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        // 如果是节点是红黑树，rehash
                        ((TreeNode<K, V>) e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        // 如果是链表，rehash
                        Node<K, V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K, V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K, V> next;
                        // 这里是在一个桶里，原来属于一个桶的node，扩容后可能不属于一个桶了
                        /*
                        比如table=Node[16]，扩容后table=Node[32]，e.hash 表是 key.hashCode高低位异或后的结果
                        当 table=Node[16]，选桶（取模）如下：
                        key.hashCode & (16-1) = key.hashCode & 00000000 00000000 00000000 00001111
                                              = 00000000 00000000 00000000 0000xxxx  （只要低4位相同就在一个桶里）
                        当 table=Node[32]，变成 & (32-1)，即 00000000 00000000 00000000 00011111，
                                              = 00000000 00000000 00000000 000xxxxx  （变成低5位相同在一个桶里）
                        即原来 A：yyyyyyyy yyyyyyyy yyyyyyyy yyy0xxxx 在一个桶里，
                               B：yyyyyyyy yyyyyyyy yyyyyyyy yyy1xxxx
                        现在要分在两个桶里了，
                        A（右边第5bit = 0），还在原桶里；
                        B（右边第5bit = 1），1xxxx = 0xxxx + 10000，相当于原桶位置 +(位移) 扩展容量(或原容量)

                        其实无论桶内的单节点、链表、红黑树，扩容后，node都只有两种可能：
                        一种是在原桶里，一种是在 原桶位置 + 原容量(或扩展容量) 位置  （因为成倍扩展，原容量=扩展容量）
                        这是一个node确定在哪个桶的过程，和桶内结构无关。
                        等原桶中node分配完后，再将 原桶(i)、新桶(i+oldCap) 内部结构重构。
                         */
                        do {
                            // 指针指向下一个，防止丢了
                            next = e.next;
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) { // 上面的情况A，在原位置的
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            } else { // 上面的情况B，在新位置的
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        // 上面这些操作，就是将原桶中node，拆分成两个List
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead; // 一个List还在原位置
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead; // 一个List在新位置
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

    static class Node<K, V> implements Entry<K, V> {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node<K, V> next;

        Node(int hash, K key, V value, Node<K, V> next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }

        public final K getKey() {
            return key;
        }

        public final V getValue() {
            return value;
        }

        public final String toString() {
            return key + "=" + value;
        }

        public final int hashCode() {
            return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
        }

        public final V setValue(V newValue) {
            V oldValue = value;
            value = newValue;
            return oldValue;
        }

        public final boolean equals(Object o) {
            if (o == this)
                return true;
            if (o instanceof Map.Entry) {
                Entry<?, ?> e = (Entry<?, ?>) o;
                if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
                        Objects.equals(value, e.getValue()))
                    return true;
            }
            return false;
        }
    }

    static final class TreeNode<K, V> extends JdkLinkedHashMap.Entry<K, V> {
        TreeNode<K, V> parent;  // red-black tree links
        TreeNode<K, V> left;
        TreeNode<K, V> right;
        TreeNode<K, V> prev;    // needed to unlink next upon deletion
        boolean red;

        TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K, V> next) {
            super(hash, key, val, next);
        }

        /**
         * Returns root of tree containing this node.
         */
        final TreeNode<K, V> root() {
            for (TreeNode<K, V> r = this, p; ; ) {
                if ((p = r.parent) == null)
                    return r;
                r = p;
            }
        }

        /**
         * Ensures that the given root is the first node of its bin.
         */
        static <K, V> void moveRootToFront(Node<K, V>[] tab, TreeNode<K, V> root) {
            int n;
            if (root != null && tab != null && (n = tab.length) > 0) {
                int index = (n - 1) & root.hash;
                TreeNode<K, V> first = (TreeNode<K, V>) tab[index];
                if (root != first) {
                    Node<K, V> rn;
                    tab[index] = root;
                    TreeNode<K, V> rp = root.prev;
                    if ((rn = root.next) != null)
                        ((TreeNode<K, V>) rn).prev = rp;
                    if (rp != null)
                        rp.next = rn;
                    if (first != null)
                        first.prev = root;
                    root.next = first;
                    root.prev = null;
                }
                assert checkInvariants(root);
            }
        }

        /**
         * Finds the node starting at root p with the given hash and key.
         * The kc argument caches comparableClassFor(key) upon first use
         * comparing keys.
         */
        final TreeNode<K, V> find(int h, Object k, Class<?> kc) {
            TreeNode<K, V> p = this;
            do {
                int ph, dir;
                K pk;
                TreeNode<K, V> pl = p.left, pr = p.right, q;
                if ((ph = p.hash) > h)
                    p = pl;
                else if (ph < h)
                    p = pr;
                else if ((pk = p.key) == k || (k != null && k.equals(pk)))
                    return p;
                else if (pl == null)
                    p = pr;
                else if (pr == null)
                    p = pl;
                else if ((kc != null ||
                        (kc = comparableClassFor(k)) != null) &&
                        (dir = compareComparables(kc, k, pk)) != 0)
                    p = (dir < 0) ? pl : pr;
                else if ((q = pr.find(h, k, kc)) != null)
                    return q;
                else
                    p = pl;
            } while (p != null);
            return null;
        }

        /**
         * Calls find for root node.
         */
        final TreeNode<K, V> getTreeNode(int h, Object k) {
            return ((parent != null) ? root() : this).find(h, k, null);
        }

        /**
         * Tie-breaking utility for ordering insertions when equal
         * hashCodes and non-comparable. We don't require a total
         * order, just a consistent insertion rule to maintain
         * equivalence across rebalancings. Tie-breaking further than
         * necessary simplifies testing a bit.
         */
        static int tieBreakOrder(Object a, Object b) {
            int d;
            if (a == null || b == null ||
                    (d = a.getClass().getName().
                            compareTo(b.getClass().getName())) == 0)
                d = (System.identityHashCode(a) <= System.identityHashCode(b) ?
                        -1 : 1);
            return d;
        }

        /**
         * Forms tree of the nodes linked from this node.
         *
         * @return root of tree
         */
        final void treeify(Node<K, V>[] tab) {
            TreeNode<K, V> root = null;
            for (TreeNode<K, V> x = this, next; x != null; x = next) {
                next = (TreeNode<K, V>) x.next;
                x.left = x.right = null;
                if (root == null) {
                    x.parent = null;
                    x.red = false;
                    root = x;
                } else {
                    K k = x.key;
                    int h = x.hash;
                    Class<?> kc = null;
                    for (TreeNode<K, V> p = root; ; ) {
                        int dir, ph;
                        K pk = p.key;
                        if ((ph = p.hash) > h)
                            dir = -1;
                        else if (ph < h)
                            dir = 1;
                        else if ((kc == null &&
                                (kc = comparableClassFor(k)) == null) ||
                                (dir = compareComparables(kc, k, pk)) == 0)
                            dir = tieBreakOrder(k, pk);

                        TreeNode<K, V> xp = p;
                        if ((p = (dir <= 0) ? p.left : p.right) == null) {
                            x.parent = xp;
                            if (dir <= 0)
                                xp.left = x;
                            else
                                xp.right = x;
                            root = balanceInsertion(root, x);
                            break;
                        }
                    }
                }
            }
            moveRootToFront(tab, root);
        }

        /**
         * Returns a list of non-TreeNodes replacing those linked from
         * this node.
         */
        final Node<K, V> untreeify(JdkHashMap<K, V> map) {
            Node<K, V> hd = null, tl = null;
            for (Node<K, V> q = this; q != null; q = q.next) {
                Node<K, V> p = map.replacementNode(q, null);
                if (tl == null)
                    hd = p;
                else
                    tl.next = p;
                tl = p;
            }
            return hd;
        }

        /**
         * Tree version of putVal.
         */
        final TreeNode<K, V> putTreeVal(JdkHashMap<K, V> map, Node<K, V>[] tab,
                                        int h, K k, V v) {
            Class<?> kc = null;
            boolean searched = false;
            TreeNode<K, V> root = (parent != null) ? root() : this;
            for (TreeNode<K, V> p = root; ; ) {
                int dir, ph;
                K pk;
                if ((ph = p.hash) > h)
                    dir = -1;
                else if (ph < h)
                    dir = 1;
                else if ((pk = p.key) == k || (k != null && k.equals(pk)))
                    return p;
                else if ((kc == null &&
                        (kc = comparableClassFor(k)) == null) ||
                        (dir = compareComparables(kc, k, pk)) == 0) {
                    if (!searched) {
                        TreeNode<K, V> q, ch;
                        searched = true;
                        if (((ch = p.left) != null &&
                                (q = ch.find(h, k, kc)) != null) ||
                                ((ch = p.right) != null &&
                                        (q = ch.find(h, k, kc)) != null))
                            return q;
                    }
                    dir = tieBreakOrder(k, pk);
                }

                TreeNode<K, V> xp = p;
                if ((p = (dir <= 0) ? p.left : p.right) == null) {
                    Node<K, V> xpn = xp.next;
                    TreeNode<K, V> x = map.newTreeNode(h, k, v, xpn);
                    if (dir <= 0)
                        xp.left = x;
                    else
                        xp.right = x;
                    xp.next = x;
                    x.parent = x.prev = xp;
                    if (xpn != null)
                        ((TreeNode<K, V>) xpn).prev = x;
                    moveRootToFront(tab, balanceInsertion(root, x));
                    return null;
                }
            }
        }

        /**
         * Removes the given node, that must be present before this call.
         * This is messier than typical red-black deletion code because we
         * cannot swap the contents of an interior node with a leaf
         * successor that is pinned by "next" pointers that are accessible
         * independently during traversal. So instead we swap the tree
         * linkages. If the current tree appears to have too few nodes,
         * the bin is converted back to a plain bin. (The test triggers
         * somewhere between 2 and 6 nodes, depending on tree structure).
         */
        final void removeTreeNode(JdkHashMap<K, V> map, Node<K, V>[] tab,
                                  boolean movable) {
            int n;
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
                return;
            int index = (n - 1) & hash;
            TreeNode<K, V> first = (TreeNode<K, V>) tab[index], root = first, rl;
            TreeNode<K, V> succ = (TreeNode<K, V>) next, pred = prev;
            if (pred == null)
                tab[index] = first = succ;
            else
                pred.next = succ;
            if (succ != null)
                succ.prev = pred;
            if (first == null)
                return;
            if (root.parent != null)
                root = root.root();
            if (root == null || root.right == null ||
                    (rl = root.left) == null || rl.left == null) {
                tab[index] = first.untreeify(map);  // too small
                return;
            }
            TreeNode<K, V> p = this, pl = left, pr = right, replacement;
            if (pl != null && pr != null) {
                TreeNode<K, V> s = pr, sl;
                while ((sl = s.left) != null) // find successor
                    s = sl;
                boolean c = s.red;
                s.red = p.red;
                p.red = c; // swap colors
                TreeNode<K, V> sr = s.right;
                TreeNode<K, V> pp = p.parent;
                if (s == pr) { // p was s's direct parent
                    p.parent = s;
                    s.right = p;
                } else {
                    TreeNode<K, V> sp = s.parent;
                    if ((p.parent = sp) != null) {
                        if (s == sp.left)
                            sp.left = p;
                        else
                            sp.right = p;
                    }
                    if ((s.right = pr) != null)
                        pr.parent = s;
                }
                p.left = null;
                if ((p.right = sr) != null)
                    sr.parent = p;
                if ((s.left = pl) != null)
                    pl.parent = s;
                if ((s.parent = pp) == null)
                    root = s;
                else if (p == pp.left)
                    pp.left = s;
                else
                    pp.right = s;
                if (sr != null)
                    replacement = sr;
                else
                    replacement = p;
            } else if (pl != null)
                replacement = pl;
            else if (pr != null)
                replacement = pr;
            else
                replacement = p;
            if (replacement != p) {
                TreeNode<K, V> pp = replacement.parent = p.parent;
                if (pp == null)
                    root = replacement;
                else if (p == pp.left)
                    pp.left = replacement;
                else
                    pp.right = replacement;
                p.left = p.right = p.parent = null;
            }

            TreeNode<K, V> r = p.red ? root : balanceDeletion(root, replacement);

            if (replacement == p) {  // detach
                TreeNode<K, V> pp = p.parent;
                p.parent = null;
                if (pp != null) {
                    if (p == pp.left)
                        pp.left = null;
                    else if (p == pp.right)
                        pp.right = null;
                }
            }
            if (movable)
                moveRootToFront(tab, r);
        }

        /**
         * Splits nodes in a tree bin into lower and upper tree bins,
         * or untreeifies if now too small. Called only from resize;
         * see above discussion about split bits and indices.
         *
         * @param map   the map
         * @param tab   the table for recording bin heads
         * @param index the index of the table being split
         * @param bit   the bit of hash to split on
         */
        final void split(JdkHashMap<K, V> map, Node<K, V>[] tab, int index, int bit) {
            TreeNode<K, V> b = this;
            // Relink into lo and hi lists, preserving order
            TreeNode<K, V> loHead = null, loTail = null;
            TreeNode<K, V> hiHead = null, hiTail = null;
            int lc = 0, hc = 0;
            for (TreeNode<K, V> e = b, next; e != null; e = next) {
                next = (TreeNode<K, V>) e.next;
                e.next = null;
                if ((e.hash & bit) == 0) {
                    if ((e.prev = loTail) == null)
                        loHead = e;
                    else
                        loTail.next = e;
                    loTail = e;
                    ++lc;
                } else {
                    if ((e.prev = hiTail) == null)
                        hiHead = e;
                    else
                        hiTail.next = e;
                    hiTail = e;
                    ++hc;
                }
            }

            if (loHead != null) {
                if (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
                    tab[index] = loHead.untreeify(map);
                else {
                    tab[index] = loHead;
                    if (hiHead != null) // (else is already treeified)
                        loHead.treeify(tab);
                }
            }
            if (hiHead != null) {
                if (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD)
                    tab[index + bit] = hiHead.untreeify(map);
                else {
                    tab[index + bit] = hiHead;
                    if (loHead != null)
                        hiHead.treeify(tab);
                }
            }
        }

        /* ------------------------------------------------------------ */
        // Red-black tree methods, all adapted from CLR

        static <K, V> TreeNode<K, V> rotateLeft(TreeNode<K, V> root,
                                                TreeNode<K, V> p) {
            TreeNode<K, V> r, pp, rl;
            if (p != null && (r = p.right) != null) {
                if ((rl = p.right = r.left) != null)
                    rl.parent = p;
                if ((pp = r.parent = p.parent) == null)
                    (root = r).red = false;
                else if (pp.left == p)
                    pp.left = r;
                else
                    pp.right = r;
                r.left = p;
                p.parent = r;
            }
            return root;
        }

        static <K, V> TreeNode<K, V> rotateRight(TreeNode<K, V> root,
                                                 TreeNode<K, V> p) {
            TreeNode<K, V> l, pp, lr;
            if (p != null && (l = p.left) != null) {
                if ((lr = p.left = l.right) != null)
                    lr.parent = p;
                if ((pp = l.parent = p.parent) == null)
                    (root = l).red = false;
                else if (pp.right == p)
                    pp.right = l;
                else
                    pp.left = l;
                l.right = p;
                p.parent = l;
            }
            return root;
        }

        static <K, V> TreeNode<K, V> balanceInsertion(TreeNode<K, V> root,
                                                      TreeNode<K, V> x) {
            x.red = true;
            for (TreeNode<K, V> xp, xpp, xppl, xppr; ; ) {
                if ((xp = x.parent) == null) {
                    x.red = false;
                    return x;
                } else if (!xp.red || (xpp = xp.parent) == null)
                    return root;
                if (xp == (xppl = xpp.left)) {
                    if ((xppr = xpp.right) != null && xppr.red) {
                        xppr.red = false;
                        xp.red = false;
                        xpp.red = true;
                        x = xpp;
                    } else {
                        if (x == xp.right) {
                            root = rotateLeft(root, x = xp);
                            xpp = (xp = x.parent) == null ? null : xp.parent;
                        }
                        if (xp != null) {
                            xp.red = false;
                            if (xpp != null) {
                                xpp.red = true;
                                root = rotateRight(root, xpp);
                            }
                        }
                    }
                } else {
                    if (xppl != null && xppl.red) {
                        xppl.red = false;
                        xp.red = false;
                        xpp.red = true;
                        x = xpp;
                    } else {
                        if (x == xp.left) {
                            root = rotateRight(root, x = xp);
                            xpp = (xp = x.parent) == null ? null : xp.parent;
                        }
                        if (xp != null) {
                            xp.red = false;
                            if (xpp != null) {
                                xpp.red = true;
                                root = rotateLeft(root, xpp);
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }

        static <K, V> TreeNode<K, V> balanceDeletion(TreeNode<K, V> root,
                                                     TreeNode<K, V> x) {
            for (TreeNode<K, V> xp, xpl, xpr; ; ) {
                if (x == null || x == root)
                    return root;
                else if ((xp = x.parent) == null) {
                    x.red = false;
                    return x;
                } else if (x.red) {
                    x.red = false;
                    return root;
                } else if ((xpl = xp.left) == x) {
                    if ((xpr = xp.right) != null && xpr.red) {
                        xpr.red = false;
                        xp.red = true;
                        root = rotateLeft(root, xp);
                        xpr = (xp = x.parent) == null ? null : xp.right;
                    }
                    if (xpr == null)
                        x = xp;
                    else {
                        TreeNode<K, V> sl = xpr.left, sr = xpr.right;
                        if ((sr == null || !sr.red) &&
                                (sl == null || !sl.red)) {
                            xpr.red = true;
                            x = xp;
                        } else {
                            if (sr == null || !sr.red) {
                                if (sl != null)
                                    sl.red = false;
                                xpr.red = true;
                                root = rotateRight(root, xpr);
                                xpr = (xp = x.parent) == null ?
                                        null : xp.right;
                            }
                            if (xpr != null) {
                                xpr.red = (xp == null) ? false : xp.red;
                                if ((sr = xpr.right) != null)
                                    sr.red = false;
                            }
                            if (xp != null) {
                                xp.red = false;
                                root = rotateLeft(root, xp);
                            }
                            x = root;
                        }
                    }
                } else { // symmetric
                    if (xpl != null && xpl.red) {
                        xpl.red = false;
                        xp.red = true;
                        root = rotateRight(root, xp);
                        xpl = (xp = x.parent) == null ? null : xp.left;
                    }
                    if (xpl == null)
                        x = xp;
                    else {
                        TreeNode<K, V> sl = xpl.left, sr = xpl.right;
                        if ((sl == null || !sl.red) &&
                                (sr == null || !sr.red)) {
                            xpl.red = true;
                            x = xp;
                        } else {
                            if (sl == null || !sl.red) {
                                if (sr != null)
                                    sr.red = false;
                                xpl.red = true;
                                root = rotateLeft(root, xpl);
                                xpl = (xp = x.parent) == null ?
                                        null : xp.left;
                            }
                            if (xpl != null) {
                                xpl.red = (xp == null) ? false : xp.red;
                                if ((sl = xpl.left) != null)
                                    sl.red = false;
                            }
                            if (xp != null) {
                                xp.red = false;
                                root = rotateRight(root, xp);
                            }
                            x = root;
                        }
                    }
                }
            }
        }

        /**
         * Recursive invariant check
         */
        static <K, V> boolean checkInvariants(TreeNode<K, V> t) {
            TreeNode<K, V> tp = t.parent, tl = t.left, tr = t.right,
                    tb = t.prev, tn = (TreeNode<K, V>) t.next;
            if (tb != null && tb.next != t)
                return false;
            if (tn != null && tn.prev != t)
                return false;
            if (tp != null && t != tp.left && t != tp.right)
                return false;
            if (tl != null && (tl.parent != t || tl.hash > t.hash))
                return false;
            if (tr != null && (tr.parent != t || tr.hash < t.hash))
                return false;
            if (t.red && tl != null && tl.red && tr != null && tr.red)
                return false;
            if (tl != null && !checkInvariants(tl))
                return false;
            if (tr != null && !checkInvariants(tr))
                return false;
            return true;
        }
    }

    static Class<?> comparableClassFor(Object x) {
        if (x instanceof Comparable) {
            Class<?> c;
            Type[] ts, as;
            Type t;
            ParameterizedType p;
            if ((c = x.getClass()) == String.class) // bypass checks
                return c;
            if ((ts = c.getGenericInterfaces()) != null) {
                for (int i = 0; i < ts.length; ++i) {
                    if (((t = ts[i]) instanceof ParameterizedType) &&
                            ((p = (ParameterizedType) t).getRawType() ==
                                    Comparable.class) &&
                            (as = p.getActualTypeArguments()) != null &&
                            as.length == 1 && as[0] == c) // type arg is c
                        return c;
                }
            }
        }
        return null;
    }

    static int compareComparables(Class<?> kc, Object k, Object x) {
        return (x == null || x.getClass() != kc ? 0 :
                ((Comparable) k).compareTo(x));
    }

    Node<K, V> replacementNode(Node<K, V> p, Node<K, V> next) {
        return new Node<>(p.hash, p.key, p.value, next);
    }

    TreeNode<K, V> newTreeNode(int hash, K key, V value, Node<K, V> next) {
        return new TreeNode<>(hash, key, value, next);
    }

    // Callbacks to allow LinkedHashMap post-actions
    void afterNodeAccess(Node<K, V> p) {
    }

    void afterNodeInsertion(boolean evict) {
    }

    void afterNodeRemoval(Node<K, V> p) {
    }

    final void treeifyBin(Node<K, V>[] tab, int hash) {
        int n, index;
        Node<K, V> e;
        if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
            resize();
        else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            TreeNode<K, V> hd = null, tl = null;
            do {
                TreeNode<K, V> p = replacementTreeNode(e, null);
                if (tl == null)
                    hd = p;
                else {
                    p.prev = tl;
                    tl.next = p;
                }
                tl = p;
            } while ((e = e.next) != null);
            if ((tab[index] = hd) != null)
                hd.treeify(tab);
        }
    }

    TreeNode<K, V> replacementTreeNode(Node<K, V> p, Node<K, V> next) {
        return new TreeNode<>(p.hash, p.key, p.value, next);
    }

    @Override
    public Set<Entry<K, V>> entrySet() {
        return null;
    }

    @Override
    public V getOrDefault(Object key, V defaultValue) {
        return null;
    }

    @Override
    public void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {

    }

    @Override
    public void replaceAll(BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> function) {

    }

    @Override
    public V putIfAbsent(K key, V value) {
        return null;
    }

    @Override
    public boolean remove(Object key, Object value) {
        return false;
    }

    @Override
    public boolean replace(K key, V oldValue, V newValue) {
        return false;
    }

    @Override
    public V replace(K key, V value) {
        return null;
    }

    @Override
    public V computeIfAbsent(K key, Function<? super K, ? extends V> mappingFunction) {
        return null;
    }

    @Override
    public V computeIfPresent(K key, BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
        return null;
    }

    @Override
    public V compute(K key, BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
        return null;
    }

    @Override
    public V merge(K key, V value, BiFunction<? super V, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
        return null;
    }

    /*
    试验1：如果将负载因子设置为一个很大的数，是不是就永远不会扩容了
     */
    private static void test1() {
        int capacity = 16;
        int nodeNumber = 16000;
        float loadFactor = nodeNumber / capacity + 1;

        HashMap map = new HashMap(capacity, loadFactor);
        int size = 16000;
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            map.put(i, i);
            if (i > size - 5) {
                // 这里打debug看下map的capacity
                map.put(i, i);
            }
        }
    }

    /*
    比较一下位运算取模，和取模运算的性能
    运行不稳定，有时位运算快，有时取模运算快
     */
    private static void testModuleOperation(int moduleNumber, int forCount) {
        // 位运算取模只能是2的N次幂，所以用这个方法取最近的2的N次幂
        moduleNumber = tableSizeFor(moduleNumber);
        // operationNumber mod moduleNumber = result  (7 mod 4 = 3)
        int result1 = 0;
        int result2 = 0;
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 1; i < forCount; i++) {
            result1 = i & (moduleNumber - 1);
        }
        long spendTime1 = System.currentTimeMillis() - startTime;
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 1; i < forCount; i++) {
            result2 = i % moduleNumber;
        }
        long spendTime2 = System.currentTimeMillis() - startTime;
        System.out.println("ModuleOperation执行" + forCount + "次，位运算[" + spendTime1 + "], 取模运算[" + spendTime2 + "], [忽略信息防优化:"
                + result1 + "," + result2 + "]");
    }

    public static void main(String[] args) {
//        testTableSizeFor(10000);
        Map map = new Hashtable();
        map.put(111, 111);
        map.put(222, 222);
        map.put(111, null);
        map.put(222, null);
        System.out.println(map);
    }
}